Оценка экономического ущерба от загрязнения атмосферы при работе котельной

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

 

          

 

 Разраб.

 

 Провер.

 

 Реценз

 

 Н. Контр.

 

 Утверд.

 

 

 

Лит.

Листов

 

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

 

 

          

 

 

СОДЕРЖАНИЕ

 

 

 

Введение……………………………………………………………………….	4
1  Характеристики топлива и котлоагрегата ………………………………..	5
2 Расчет вредных выбросов котельной  в атмосферу……………………….	6
2.1 Расчет выбросов твердых частиц  ………………………………………..	6
2.2 Расчет выбросов оксидов серы…………………………………………...	8
2.3 Расчет  выбросов оксида азота…………………………………………	9
2.4 Расчет выбросов оксида углерода……………………………………….	11
2.5 Расчет выбросов бенз(а)пирена …………………………………………	12
3 Расчет высоты дымовой трубы  ……………………………………………	15
4 Нормирование предельно допустимых  выбросов………………………..	18
5 Мероприятия по снижению вредных  выбросов ………………………….	20
6 Оценка экономического ущерба от загрязнения атмосферы при работе котельной  ………………………….…………………………..……………	22
Заключение …………………………………………………………………	24

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ВВЕДЕНИЕ

Общеизвестно, что в настоящее  время исключительно большое  внимание во всем мире уделяется проблемам  экологии. Существенную долю в загрязнение окружающей среды вносит энергетическая отрасль. Работа котельных и ТЭС оказывает негативное влияние на окружающую среду, которое проявляется в изъятии земель, потреблении ископаемого топлива и пресной воды, складировании золошлаковых отходов, в токсичных выбросах в атмосферу и водный бассейн и др. В мире сжигается более 10 млрд.т.у.т. органического топлива, что соответствует выбросу газов, несущих в атмосферу различные вредные вещества; золу, оксиды серы, азота и углерода, а так же (в меньших количествах) органические соединения, называемые полициклическими ароматическими углеводородами (ПАУ).

В задачу расчета вредных выбросов котлов входит определение количества поступающих в атмосферу токсичных веществ. Для твердотопливных энергетических котлов средней и большой мощности, как правило, рассчитываются выбросы оксидов азота, оксидов серы, бенз(а)пирена и летучей золы. Для котлов, работающих на жидком топливе, - выбросы оксидов серы, азота, бен(а)пирена и мазутной золы (в пересчете на ванадий). Для газовых котлов - выбросы оксидов азота и бенз(а)пирена. Для котлов малой производительности вследствие значительного химического недожога дополнительно должны  учитываться  выбросы   продуктов неполного сгорания, отнесенные на СО.

Целью мероприятий  проводимых для данной котельной  является:

- снижение  вредных выбросов;

- расчета  экологического эффекта; 

- снижение экономического ущерба  от загрязнения атмосферы при  работе котельной.

 

 

 

 

 

 

 

1 ХАРАКТЕРИСТИКА УГЛЯ  И КОТЛОАГРЕГАТА

 

Количество  выбрасываемых в атмосферу вредных  веществ при работе котельных и ТЭС зависит, в первую очередь, от сжигаемого топлива и его расхода.

Для того, чтобы определить расход топлива, необходимо знать расчетные характеристики используемого топлива, а также характеристики котлоагрегата.

Место расположения – г. Тюмень.

Вид топлива  – фрезерный торф.

Расчетные характеристики фрезерного торфа:

-влажность        W^p=50 %

-зольность        A^p=6,3%

-содержание  серы      S^р_к+ор=0,1 %

-содержание  углерода      C^p=24,7 %

-содержание  водорода      H^p=2,6 %

-содержание  азота      N^p=1,1 %

-содержание  кислорода      O^p=15,2 %

-теплота  сгорания топлива      =8,12 МДж/кг.

-теоретический  объем воздуха    V_в=2,38 м/кг

-теоретический  объем дымовых газов   V_г=3,3 м/кг.

 

Характеристики  котла типа Е-50:

-паропроизводительность                                              D=50 т/ч=13,89 кг/с

-температура  перегретого пара                                      t_пп=440 ^оC

-температура  питательной воды                                    t_пв=145 ^оC

-температура  уходящих газов                                        t_уг=146  ^оC

-избыточное  давление                                                     P=40 кгс/см².

-КПД котла                                                                      h_к=88 %.

Котельная включает в себя 6 котлов.

Золоуловитель – скруббер с КПД 95%

Тип горелок  – вихревые.

2 РАСЧЕТ ВРЕДНЫХ ВЫБРОСОВ  КОТЕЛЬНОЙ В АТМОСФЕРУ

 

При работе котельной с продуктами сгорания в атмосферу поступают  различные вредные вещества. При  сжигании твёрдого топлива уходящие газы содержат: оксиды серы (SO₂, SO₃), оксиды азота (NO, NO₂, NO₃, N₂O, N₂O₅) и летучую золу. При неполном сгорании топлива в значительных количествах могут содержаться такие углеводороды как метан, бенз(а)пирен и другие, а также оксид углерода и другие токсичные вещества. Сжигание любого топлива сопровождается также выбросами большого количества газов, оказывающих неблагоприятное воздействие на климат: углекислого газа, водяного пара.

Целью данного расчёта является определение количества вредных  веществ, поступающих в атмосферу с продуктами сгорания от котельной.

 

2.1 РАСЧЁТ ВЫБРОСОВ ТВЁРДЫХ ЧАСТИЦ

 

Большая часть твёрдых частиц в  атмосфере оседает за счёт силы тяжести. Степень воздействия частиц, попавших в организм человека через дыхательные пути, зависит от химических свойств частиц, от их гранулометрического состава. Кроме этого, взвешенные в воздухе частицы рассеивают и поглощают солнечный свет, ухудшают видимость и являются ядрами конденсации.

Количество летучей золы и несгоревшего топлива, выбрасываемого в атмосферу, рассчитывается по формуле: 

 

,

 

где    В – годовой расход топлива на котельной, т/год;

А^р – зольность топлива на рабочую массу, %;

а_у – доля золы топлива в уносе для  котлов  с  твердым  шлакоудалением а_ун=0,95;

- низшая теплота сгорания  топлива, кДж/кг.

-  потери  теплоты  с  уносом  от   механической неполноты  сгорания топлива,   = =2%;

h_зул  - степень улавливания батарейного золоуловителя, h_зул =0,95.

Найдем  расход топлива на котельной в  год.

,

где    B_с –секундный расход топлива , г/с;

n_уст – число часов использования, час.

·100

где     – полное полезно отданное в котле тепло, кВт;

- КПД котельного агрегата;

- низшая теплота сгорания  топлива, кДж/кг.

,

где     - расход воды на продувку, кг/с;

            - энтальпии, соответственно перегретого пара, питательной воды и котловой воды, кДж/кг.

,

p = 3% - процент продувки.

;

Q_ка=13,89·(3307,9-607,55)+0,42(1074,5-607,5)=37704 кВт;

=5,3 кг/с =5300 г/с

В_с^кот=5300·6=31800 г/с

Годовой расход топлива определяется по формуле:

В^год=0,0036· В_с^кот· n_уст, т/год

 

где n_уст – число часов использования установленной производительности, n=6000 час/год.

В^год=0,0036·31800·6000=686880 т/год

 

Разовый выброс котельной:  

М_т.в.= 0,01·31800·(0,95·6,3+2·)·(1-0,95) = 103,06 г/с

Годовой выброс котельной:

М^г_т.в.= 0,01·686880·(0,95·6,3+2·)·(1-0,95) = 2225,47 т/год

Определим количество летучей золы, входящее в суммарное количество твёрдых частиц  уносимых в атмосферу:

_{Мз=0,01·31800·0,95·6,3·(1-0,95)= 95,162 г/с}

М_з=0,01·686880·0,95·6,3·(1-0,95)= 2055,488 т/год

 

Количество твёрдых частиц, образующихся в топке в результате механического недожога и выбрасываемых в атмосферу в виде коксовых остатков при сжигании твёрдого топлива: 

М_к=2225,47-2055,488=169,98 т/год

 

2.2 РАСЧЁТ ВЫБРОСОВ ОКСИДОВ СЕРЫ

 

Оксиды серы являются токсичными как  для человека, так и для растительного мира. Наиболее чувствительны растения, т.к. диоксид серы приводит к разрушению хлорофилла и нарушению фотосинтеза. Особенно чувствительны хвойные деревья. Воздействие на человека связано с поражением верхних дыхательных путей – бронхов. В атмосфере триоксид серы взаимодействует с влагой воздуха, образуя серную кислоту, что приводит к «кислотным дождям» и «кислотным туманам».

Количество  оксидов серы (SO₂ и SO₃) в пересчете на SO₂; за любой промежуток времени (т/год, г/с) определяется по формуле:

,

где В - расход натурального топлива за рассматриваемый период (т/год);

S^p=0,1  - содержание серы в топливе, %;

0,15 - доля оксидов серы, связываемых летучей золой в газоходах котла, при факельном сжигании различных видов топлива;

- доля оксидов серы улавливаемых  золоуловителем. Определяется по  графику при  , = 4,3%;

 

_{- приравняем к  единице.}

 

_{Мso2=0,02·31800·0,1·(1-0,15)·(1-0,043)= 51,735 г/с.}

 

_{Мso2=0,02·686880·0,1·(1-0,15)·(1-0,043)= 1117,49 т/год.}

 

2.3  РАСЧЁТ ВЫБРОСОВ ОКСИДОВ АЗОТА

 

 

Диоксид азота оказывает раздражающее воздействие на дыхательные пути и слизистую оболочку глаз. Длительное воздействие NO2  при концентрации до 2 мг/м3 приводит к хлорозу растений. При концентрации 4¸6 мг/м3, возникает острое повреждение растений.

Оксиды азота, поглощая естественную радиацию, как в ультрафиолетовой, так и в видимой части спектра, снижают прозрачность атмосферы и способствуют образованию фотохимического тумана – смога.

Количество оксидов азота в  пересчете на диоксид азота рассчитывается по эмпирической формуле: 

 

 

где В_ут - расход топлива за рассматриваемый период, т. усл. топл/год, т.усл.топл /ч;

К_NO2 - коэффициент, характеризующий выход оксидов азота, кг/т условного топлива;

q₄=2 - потери тепла от механической неполноты сгорания топлива, %;

b₁- коэффициент, учитывающий влияние на выход оксидов азота качества сжигаемого топлива;

b₂ – коэффициент, учитывающий конструкцию горелок. По заданию для вихревых горелок b2 = 1.

b3 – коэффициент, учитывающий вид шлакоудаления, для твердого шлакоудаления b3 = 1;

e₁ - коэффициент, характеризующий эффективность воздействия рециркулирующих газов в зависимости от подачи их  в топку e₁=0;

e₂ - коэффициент, характеризующий снижение выброса NO_x при подачи части воздуха, помимо основных горелок. e₂ =1;

 _{r =0 - степень рециркуляции дымовых газов;}

_{kп- коэффициент пересчета; при расчете валовых выбросов в г/с kп=0,278; при расчете выбросов в т/год kп=10^-3.}

Коэффициент вычисляется по эмпирическим формулам:

для водогрейных  котлов производительностью 30 –50 т/ч

 

, кг/т

 

где D_Ф=50  и Dн=50 - фактическая и номинальная паропроизводительность котла соответственно, т/ч.

 

b1 – коэффициент, учитывающий влияние на выход оксидов азота качества сжигаемого топлива,

 

,

 

где N^Г – содержание азота в горючей массе топлива, %:

 

,

 

  %

 

 

B_ут –расход условного топлива, т.у.т./год(т.у.т./ч).

 

 

Q_рнут –теплота сгорания условного топлива, Q_рнут=29330 кДж/кг

 

М_NOх=31,69·3,75··1,36(1-0·0)·1·1·1·0,278=44,029 г/с

 

М_NOх=190162,48·3,75··1,36(1-0·0)·1·1·1·10^-3=950,432 т/год

                     

2.4 РАСЧЕТ ВЫБРОСОВ ОКСИДА УГЛЕРОДА

 

Концентрацию  монооксида углерода в дымовых газах расчетным путем определить невозможно. Расчет выбросов СО следует выполнять по данным инструментальных замеров. В заранее оговоренных случаях допускается принимать значения выбросов СО согласно следующему расчету.

Количество монооксида углерода (т/год, г/с), выбрасываемое в атмосферу с дымовыми газами котла, рассчитывается по формуле:

 

,

 

где  q₄ - потери теплоты от механического недожога топлива, %;

С_со - выход монооксида углерода при сжигании топлива, (кг/т, кг/тыс м³) определяется по формуле: